Понятие погрешности измерения. Классификация погрешностей и причины их возникновения
5.1 Погрешность средства измерения -это разность между показанием средства измерения и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением. Для рабочего средства измерения за действительное значение принимают показания рабочего эталона низшего порядка.
5.2 Погрешность результата каждого конкретного измерения складывается из многих составляющих, обязанных своим происхождением различным факторам и источникам.
5.3 Погрешности средства измерения могут быть классифицированы по ряду признаков: по способу выражения; по характеру проявления; по отношению к условиям применения. В целях единообразия подхода к анализу и оцениванию погрешностей в метрологии принята следующая классификация погрешностей (рис. 17).
Рисунок 17 - Классификация погрешностей измерения
5.4 Точность измерения зависит от погрешностей, возникающих в процессе их проведения. Используют понятия абсолютной, относительной, систематической, случайной и грубой погрешностей измерения.
· Абсолютная погрешность - разность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины.
· Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.
· Систематическая погрешность - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины. Систематическая погрешность может быть исключена с помощью поправки.
· Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом.
· Грубая погрешность измерения - погрешность, значение которой существенно выше ожидаемой.
5.5 В зависимости от причины возникновения различают следующие виды погрешностей:
· Инструментальная погрешность - составляющая погрешности измерения, зависящая от погрешностей применяемых средств. Эти погрешности определяются качеством изготовлении самих измерительных приборов.
· Погрешность метода измерения - составляющая погрешности измерения, вызванная несовершенством метода измерений.
· Погрешность настройки - составляющая погрешности измерения, возникающая из-за несовершенства осуществления процесса настройки.
· Погрешность отсчёта - составляющая погрешности измерения, вызванная недостаточно точным считыванием показаний средств измерений. Погрешность возникает из-за видимого изменения относительных положений отметок шкалы вследствие перемещения глаза наблюдателя - погрешность параллакса.
· Погрешность поверки - составляющая погрешности измерений, являющаяся следствием несовершенства поверки средств измерений. Погрешности от измерительного усилия действуют в случае контактных измерительных приборов. При оценке влияния измерительного усилия на погрешность измерения, необходимо выделить упругие деформации установочного узла и деформации в зоне контакта измерительного наконечника с деталью.
· Влияющая физическая величина - физическая величина, не измеряемая данным средством, но оказывающая влияние на результаты измеряемой величины, например: температура и давление окружающей среды; относительная влажность и др., отличные от нормальных значений.
· Погрешность средства измерения, возникающая при использовании его в нормальных условиях, когда влияющие величины находятся в пределах нормальной области значений, называют основной.
· Если значение влияющей величины выходит за пределы нормальной области значений, появляется дополнительная погрешность.
5.6 Нормальные условия применения средств измерений - условия их применения, при которых влияющие величины имеют, нормальные значения или находятся в пределах нормальной (рабочей) области значений.
Нормальная температура при проведении измерений равна 20 °C (293 K), при этом рабочая область температур составляет 20 °C ± 1°.
5.7 Температурные погрешности вызываются температурными деформациями. Они возникают из-за разности температур объекта измерения и средства измерения. Существуют два основных источника, обуславливающих погрешность от температурных деформаций: отклонение температуры воздуха от 20 °C и кратковременные колебания температуры воздуха в процессе измерения.
5.8 Субъективные погрешности - погрешности, зависящие от оператора. Возможны четыре вида субъективных погрешностей: погрешность отсчитывания; погрешность присутствия (проявляется в виде влияния теплоизлучения оператора на температуру окружающей среды, а тем самым и на измерительное средство); погрешность действия (вносится оператором при настройке прибора); профессиональные погрешности (связаны с квалификацией оператора, с отношением его к процессу измерения).
6 ПРИНЦИПЫ УЧЁТА ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
6.1 В основе современных подходов к оцениванию погрешностей лежат принципы, обеспечивающие выполнение требований единства измерений.
Единство измерений - состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, а погрешности результатов известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы измерений.
6.2 В целях единообразия представления результатов и погрешностей измерения показатели точности и формы представления результатов измерений стандартизованы.
6.3 Стандартом установлено, что в численных показателях измерений (в том числе и в погрешности) должно быть не более двух значащих цифр.
При записи результатов измерений наименьшие разряды числовых значений результата измерения и численных показателей точности должны быть одинаковы.
Например, если оценка точности 0,53 мм, то результат измерения составляет 20,84 мм, если оценка точности 0,5 мм, тогда результат - 20,8 мм.
6.4 Практикой выработаны следующие правила округления результатов измерений:
- погрешность результата измерения указывается одной или двумя значащими цифрами. Две значащие цифры обязательны для выполнения точных измерений;
- результат измерения округляется так, чтобы он оканчивался цифрой того же разряда, что и значение погрешности, например, при погрешности ± 0,06 результат 12,124 будет записан как 12,12, а при ± 0,5 как 12,1;
- если числовое значение результата измерений представляется десятичной дробью, оканчивающейся нулями, то нули отбрасываются только до того разряда, который соответствует разряду числового значения погрешности, например: результат 35,000 при значении погрешности ± 0,06 записывается в виде 35,00, а при ± 0,5 в виде 35,0;
- если цифра старшего из отбрасываемых разрядов меньше 5, то оставшиеся цифры числа не меняются, например, при результате 9,443 после округления записывается 9,4;
- если цифра старшего из отбрасываемых разрядов больше 5 или равна 5, но за ней следуют отличные от нуля цифры, то последнюю оставляемую цифру увеличивают на единицу. Например, при сохранении трех значащих цифр число 28598 округляют до 28600;
- если отбрасываемая цифра равна 5, а следующие за ней цифры известны или нули, то последнюю сохраняемую цифру не изменяют, если она четная и увеличивают, если она нечетная, например 22,5 при сохранении двух значащих цифр округляют до 22, а число 23,5 – до 24;
- округление делают лишь в окончательном ответе, а все предварительные вычисления проводят с одним-двумя лишними знаками.
6.5 Источниками систематических составляющих погрешности измерения могут быть все его компоненты: метод измерения, средства измерения и экспериментатор. Оценивание систематических составляющих представляет трудную метрологическую задачу. Знание систематической погрешности позволяет ввести соответствующую поправку в результат измерения и повысить его точность.
6.6 Постоянные инструментальные систематические погрешности обычно выявляют посредством поверки средства измерения. Поверка проводится сравнением показаний поверяемого прибора с показаниями более точного (образцового) средства измерения.
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 30; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!